FYZIOLOGIE SVAL PN PRUHOVAN SVALY HLADK SVALY NERVOSVALOV

FYZIOLOGIE SVALŮ PŘÍČNĚ PRUHOVANÉ SVALY HLADKÉ SVALY NERVOSVALOVÝ PŘENOS METABOLISMUS SVALU PROJEVY ČINNOSTI SVALOVÁ SÍLA SVALOVÁ PRÁCE a SVALOVÁ ÚNAVA

FUNKCE SVALOVÉ TKÁNĚ • slouží k pohybu a udržování polohy organismu v prostoru • tvoří stěny dutých orgánů a umožňuje jejich funkce FYZIOLOGICKÉ VLASTNOSTI SVALŮ • dráždivost • stažlivost FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI SVALŮ • pružnost • pevnost

PŘÍČNĚ PRUHOVANÉ SVALSTVO

myofibrila svalové vlákno = buňka svazek vláken

sarkomera pruh H pruh I pruh A linie Z sarkomera proužek H myozinová molekula proužek A 1, 6 μm myozinová hlavice proužek I

AKTIN a MYOZIN = kontraktilní aparát svalu MYOZINOVÉ VLÁKNO • tvoří myozinové molekuly, které jsou jedna do druhé zapleteny • jedno vlákno tvoří více než 200 myozinových molekul • hlavy odstupující z myozinového vlákna mají ATPázovou aktivitu a zajišťují energii pro svalový stah AKTINOVÉ VLÁKNO • je tvořeno komplexem aktinu, tropomyozinu a troponinu • aktin je dvojšroubovice s aktivními místy, krytými dvojšroubovicí tropomyozinu, která se otáčí mezi vlákny aktinu • troponin je regulační bílkovina spojující aktinové a tropomyozinové vlákno a umožňují po navázání Ca 2+ iontů aktivaci celého komplexu

STAH PŘÍČNĚ PRUHOVANÉHO SVALU • akční potenciál putuje po membráně, depolarizuje ji a dostává se vchlípeninami sarkolemy hluboko do vlákna • způsobuje depolarizaci sarkoplazmatického retikula, které uvolní velké množství iontů vápníků a vyplaví je do sarkoplazmy • Ionty se přiblíží k troponinu a navážou se na něj • troponin změní svoji prostorovou konfiguraci a umožní tropomyozinu zanořit se mezi vlákna aktinu, a odkrýt tak jeho aktivní místa • po těchto aktivních místech se „natahují“ hlavy myozinu, kloužou po nich a vytvářejí spojení neboli můstky mezi aktinem a myozinem • myozinové vlákno tak aktivně přitahuje dvě aktinová vlákna zakotvená do protilehlých Z proužků, a tím k sobě tyto proužky přitahuje • výsledkem je zkrácení sarkomery, zkrácení myofibril a tím i svalu

spojení aktin-myozin klouzavý pohyb odpojení hlavic narovnání hlavic

• čím více hlav myozinu se spojilo s aktivním místem aktinu, tím větší je svalová kontrakce • čím více se k sobě přiblíží dva vedlejší Z-proužky, tím více se sval zkrátí • sval se může maximálně zkrátit na 50 -70% své klidové délky a prodloužit až na 180% klidové délky

TYPOLOGIE SVALOVÝCH VLÁKEN rezistentní k unavitelnosti červené vlákno typ I. pomalé oxidativní vlákno (SO) rezistentní k unavitelnosti červené vlákno typ II. A unavitelné glykolytické typ II. B rychlé vlákno bílé vlákno rychlé oxidativněglykolytické vlákno (FOG) (FG)

TYPOLOGIE SVALOVÝCH VLÁKEN rezistentní k unavitelnosti červené vlákno typ I. pomalé oxidativní vlákno • vysoký obsah myoglobinu • bohatá na mitochondrie • obsahují meně glykogenů • obsahují více triacylglycerolů • bohatá kapilární síť • trvání kontrakce po impulsu až 100 ms VYTRVALOSTNÍ ZÁTĚŽ

TYPOLOGIE SVALOVÝCH VLÁKEN unavitelné bílé vlákno typ II. B rychlé glykolytické vlákno • nízký obsah myoglobinu • nižší počet mitochondrií • bohatá na glykogen • nízký obsah triacylglycerolů • řidší kapilární síť • trvaní kontrakce po impulsu 10 - 40 ms RYCHLOSTNÍ ZÁTĚŽ rychlé silové kontrakce nedlouhého trvání

MOTORICKÁ JEDNOTKA • příčně pruhovaný sval je řízen motorickými nervovými vlákny z předních rohů míšních • motorická jednotka je soubor svalových snopců, které jsou funkčně závislé na jednom motoneuronu MALÁ MOTORICKÁ JEDNOTKA • 3 – 8 vláken • např. okohybné svaly, drobné svaly ruky VELKÁ MOTORICKÁ JEDNOTKA • 1500 – 2000 svalových snopců • např. antigravitační svaly

HLADKÉ SVALY • jednotkou hladkého svalu je vřetenovitá svalová buňka s jedním jádrem • je prostupná rozptýlenými aktinovými a myozinovými vlákny, takže se netvoří proužkování • aktinová vlákna v buňce hladkého svalu neobsahují troponin a jsou zakotvena do pevných aktinových tělísek, která nahrazují Z-proužek • tato tělíska jsou buď volně rozptýlena v cytoplazmě, nebo jsou spojena sarkolemou

STAH HLADKÉHO SVALU • po aktivaci myozinu se myozinové hlavy navážou na aktivní místa aktinu, přitahují k sobě aktinová tělíska, a tak uskutečňují stah buňky TYPY HLADKÉHO SVALU VÍCEJEDNOTKOVÝ HLADKÝ SVAL • je složen z několika na sobě vzájemně nezávislých buněk, které mají každá zvláštní inervaci a které se mohou kontrahovat každá zvlášť; nemají schopnost automacie • např. musculus ciliaris ÚTROBNÍ HLADKÝ SVAL • je tvořen sty až miliony buněk, které jsou velmi těsně spojeny a chovají se jako jeden celek; mají schopnost automacie • např. stěny orgánů, děloha, cévy, trávicí ústrojí

NERVOSVALOVÝ PŘENOS KOSTERNÍ SVAL NERVOSVALOVÁ PLOTÉNKA • v nervové části ploténky se hromadí váčky s mediátorem, které se při průchodu akčního potenciálu nervovým vláknem otevřou do synaptické štěrbiny • mediátor se vyplaví a naváže na postsynaptické receptory • mediátorem je acetylcholin • navázání mediátoru na receptor způsobí v postsynaptické membráně otevření kanálů pro sodné ionty, a vyvolá tak vznik akčního potenciálu svalové buňky • tento potenciál se šíří po celé svalové buňce a T-tubuly je odváděn také k hlubším strukturám • po aktivaci sarkoplazmatického retikula se do sarkoplazmy vylijí ionty Ca 2+, které se navážou na troponin, a tím umožní kontrakci

• acetylcholin se po přenosu impulzu uvolňuje z receptoru a odbourává v synaptické štěrbině enzymem acetylcholinesterázou

MOTORICKÁ JEDNOTKA počet vláken inervovaných jedním motoneuronem MOTORICKÁ PLOTÉNKA (synapse) přenos vzruchu motoneuronu na svalové vlákno

HLADKÝ SVAL • na hladkých svalech nejsou vytvořeny speciální struktury pro přenos impulzu • vegetativní vlákna, jež hladké svaly inervují, se v blízkosti hladkých svalových buněk mohutně větví a na zakončeních vytvářejí terminální zduření (varikozity), která obsahují vezikuly s mediátorem • receptory pro mediátory jsou přítomny na celé membráně hladkého svalu a při průchodu akčního potenciálu se vyplavený mediátor rozlije po celém jeho povrchu • navázáním mediátoru na receptory vznikne akční potenciál na hladkém svalu • mediátory vegetativního nervstva, které výhradně inervuje hladké svaly, jsou noradrenalin a acetylcholin

METABOLISMUS SVALU

ZDROJE ENERGIE PRO SVALOVOU KONTRAKCI • glycidy, lipidy, proteiny • štěpí se, eventuelně transformují v produkty intermediárního metabolismu, získáváme z nich ATP • při málo intenzivní práci čerpána energie ze všech zdrojů • při intenzivní svalové činnosti jsou hlavním zdrojem cukry

• zásoby ATP na několik vteřin (21 -33 k. J) • ATP se neustále obnovuje z CP a z štěpení živin – glycidy, tuky, bílkoviny • Zásoby: - cukry (glykogen 350 g – 550 g) - tuky (5 – 20 g) - bílkoviny (jako zdroje výjimečně)

PÁSMA ENERGETICKÉHO KRYTÍ Anaerobní alaktátové Anaerobní laktátové Aerobní alaktátové

Podíl energetického krytí v závislosti na trvání zátěže [%] čas 10 s 30 s 60 s 2 m 4 m 10 m 30 m 60 m 120 m ANA % 90 80 70 50 35 15 5 2 1 AE % 10 20 30 50 65 85 95 98 99 (Placheta et al. , 2001)

ALAKTÁTOVÝ NEOXIDATIVNÍ ZPŮSOB 2 ADP ATP CP + ADP ATP + AMP ADP + energie pro sval. stah C + ATP

LAKTÁTOVÝ NEOXIDATIVNÍ ZPŮSOB G + 2 P + 2 ADP 2 mol. kys. mléčné + 2 ATP G…. glykogen - metabolická acidóza - hladina LA v krvi

OXIDATIVNÍ ZPŮSOB • nedochází k tvorbě laktátu G + 38 P + 38 ADP + 6 O 2 MK + 130 P + 130 ADP + 23 O 2 6 CO 2 + 44 H 2 O + 38 ATP 16 CO 2 + 146 H 2 O + 130 ATP

PROJEVY ČINNOSTI SVALSTVA PROJEVY MECHANICKÉ PROJEVY ELEKTRICKÉ PROJEVY STRUKTURÁLNÍ PROJEVY CHEMICKÉ PROJEVY TEPELNÉ

PROJEVY MECHANICKÉ STAH RELAXACE • mechanické projevy činnosti svalu se zaznamenávají myograficky

METRIE (DÉLKA) KONTRAKCE IZO (STEJNÁ) ANIZO (NESTEJNÁ) STATICKÁ DYNAMICKÁ TONUS (NAPĚTÍ) IZO (STEJNÉ) IZOTONICKÉ IZOMETRICKÁ ANIZO (NESTEJNÉ) ANIZOTONICKÉ KONCENTRICKÁ EXCENTRICKÁ

PROJEVY ELEKTRICKÉ • membrána každého svalového vlákna je stejně jako u jiných buněk polarizována z vnitřní strany buňky negativně a na povrchu pozitivně • tento vzniklý klidový potenciál se po stimulaci mění na akční potenciál, který se pak šíří po svalovém vlákně a vyvolává kontrakci • příčinou vzniku akčního potenciálu ve svalovém vlákně jsou změny v propustnosti membrány pro ionty sodíku, draslíku a případně vápníku v závislosti na podnětu

PROJEVY STRUKTURÁLNÍ • Spočívají v zasouvání vláken aktinu mezi vlákna myozinu

PROJEVY CHEMICKÉ • aby mohl sval pracovat, potřebuje energii, všechny chemické změny vedoucí k využití energie svalem jsou zahrnuty do chemických projevů činnosti svalstva

PROJEVY TEPELNÉ • účinnost svalové práce je nízká, přibližně 20 -25%, část energie se vždy ztrácí v podobě tepla • teplo, které se vytváří, vzniká v okamžicích, kdy ve svalu probíhá nějaký aktivní děj, při němž se spotřebovává energie TEPLO INICIAČNÍ TEPLO KONTRAKČNÍ TEPLO RELAXAČNÍ

SVALOVÁ SÍLA • je maximální hmotnost, kterou sval udrží v rovnováze proti gravitaci • měří se dynamometry (siloměry) SVALOVÁ PRÁCE • je svalová síla působící po určité dráze • jednotkou je Joule (J) STATICKÁ DYNAMICKÁ

SVALOVÁ ÚNAVA • dlouhá a silná nebo opakovaná svalová kontrakce vyvolává svalovou únavu • stupeň únavy odpovídá snížení zásob glykogenu, zvýšené hladině kyseliny mléčné, sníženému p. H ve tkáni a změně prokrvení • svalová únava je signál pro přerušení práce, než dojde k úplnému vyčerpání a případně poškození svalu • odolnost vůči únavě se dá zvyšovat tréninkem, při němž sval postupně přizpůsobuje svůj metabolizmus zvýšené zátěži